(57)【要約】【課題】導電性流体が収納部に収納しやすい接点開閉装置を提供する。【解決手段】収納部２は、ダイアフラム部１ｂの変形に伴って容積が減少する空洞部２ａと、導電性流体３の移動方向に直交する断面の面積が空洞部２ａよりも狭く且つ一端側で空洞部２ａに連結するとともに他端側に複数の接点４が露出する溝部２ｂと、導電性流体３の移動方向に直交する断面の面積が空洞部２ａよりも狭く且つ溝部２ｂよりも広く又一端側で空洞部２ａに連結するとともに他端側に導電性流体３を収納部２内に注入するための注入口２ｄが設けられた注入用溝部２ｃとを有する。注入用溝部２ｃの断面積を溝部２ｂの断面積よりも大きくしているため、導電性流体３が収納部２に収納しやすいものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する流体を移動自在に収納する収納部が設けられた半導体基板と、収納部内に露出する複数の接点と、収納部内で導電性流体を移動させる手段とを備え、収納部は、他の部分よりも容積の大きい空洞部と、導電性流体の移動方向に直交する断面の面積が空洞部よりも狭く且つ一端側で空洞部に連結するとともに他端側に複数の接点が露出する溝部と、導電性流体の移動方向に直交する断面の面積が空洞部よりも狭く且つ溝部よりも広く又一端側で空洞部に連結するとともに他端側に導電性流体を収納部内に注入するための注入口が設けられた注入用溝部とを有することを特徴する接点開閉装置。
【請求項２】
注入口は注入用溝部の断面積よりも大きい開口径を有することを特徴とする請求項１記載の接点開閉装置。
【請求項３】
溝部は、導電性流体の注入時に開放され且つ注入後に閉塞される通気孔が他端側の先端部に設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の接点開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体金属のような導電性流体を介して接点を開閉する接点開閉装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体金属のような導電性流体を介して接点を開閉する接点開閉装置が種々提案されている。例えば、特許文献１には、所定の体積を持ち、その内部の空気を加熱するヒータが設置されている室と、平面視二等辺三角形状に形成されて内部に導電性流体が収納される流路と、室と流路の底辺中央とを連通する絞りと、一端部がそれぞれ流路内に臨み互いに所定間隔で配置された複数の電極とを備え、ヒータに通電して室内の空気を加熱して膨張させることで絞りを介して流路内の導電性流体を移動させ、複数の電極同士を導電性流体を介して導通させるオン状態と導通させないオフ状態とを切り換えるようにした熱駆動型のマイクロリレーが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１４２１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、流路に導電性流体を注入するに当たり、流路への注入経路の断面積（導電性流体の注入方向に直交する断面の面積。以下同じ）が小さいと導電性流体が注入し難いという問題があった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、導電性流体が収納部に収納しやすい接点開閉装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、導電性を有する流体を移動自在に収納する収納部が設けられた半導体基板と、収納部内に露出する複数の接点と、収納部内で導電性流体を移動させる手段とを備え、収納部は、他の部分よりも容積の大きい空洞部と、導電性流体の移動方向に直交する断面の面積が空洞部よりも狭く且つ一端側で空洞部に連結するとともに他端側に複数の接点が露出する溝部と、導電性流体の移動方向に直交する断面の面積が空洞部よりも狭く且つ溝部よりも広く又一端側で空洞部に連結するとともに他端側に導電性流体を収納部内に注入するための注入口が設けられた注入用溝部とを有することを特徴する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、注入口は注入用溝部の断面積よりも大きい開口径を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、溝部は、導電性流体の注入時に開放され且つ注入後に閉塞される通気孔が他端側の先端部に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、導電性流体の移動方向に直交する断面の面積が空洞部よりも狭く且つ溝部よりも広く又一端側で空洞部に連結するとともに他端側に導電性流体を収納部内に注入するための注入口が設けられた注入用溝部を収納部に設けているので、導電性流体が収納部に収納しやすいという効果がある。
【０００９】
請求項２の発明によれば、注入口が注入用溝部の断面積よりも大きい開口径を有するので、注入口への導電性流体の注入が容易になるという効果がある。
【００１０】
請求項３の発明によれば、導電性流体の注入時に開放され且つ注入後に閉塞される通気孔が溝部の他端側の先端部に設けられているので、溝部内の気圧を大気圧に等しくすることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本実施形態の接点開閉装置は、図１に示すように導電性を有する流体３を移動自在に収納する収納部２が設けられた半導体基板１と、収納部２内に露出する複数の接点４が設けられて半導体基板１の表面に接合される絶縁基板５と、半導体基板１の絶縁基板５との接合面と反対側の面に形成され半導体基板１を部分的に変形させて収納部２内で導電性流体３を移動させるアクチュエータ６とを備える。
【００１２】
半導体基板１は単結晶のシリコン基板からなり、表面（図１（ｃ）における上面）には矩形溝状の凹部１ａが設けられ、裏面（図１（ｃ）における下面）には収納部２を形成するための凹所が設けられており、凹部１ａの底部分が薄膜状のダイアフラム部１ｂとなっている。また、ダイアフラム部１ｂの中心には角錐台形の突部１０が突出させてある。なお、詳しい説明は省略するが、凹部１ａや凹所並びに突部１０はエッチング等の周知の半導体製造プロセスを利用して形成可能である。
【００１３】
絶縁基板５は例えばガラス基板からなり、外形寸法が半導体基板１とほぼ同一であって半導体基板１の裏面に陽極接合によって接合されている。すなわち、絶縁基板５を半導体基板１の裏面に接合して凹所の開口を閉塞することにより、導電性流体３を収納する収納部２が形成されるのである。
【００１４】
収納部２は、図１（ｂ）に示すようにアクチュエータ６によるダイアフラム部１ｂの変形（撓み）に伴って容積が減少する空洞部２ａと、導電性流体３の移動方向に直交する断面の面積が空洞部２ａよりも狭く且つ一端側で空洞部２ａに連結するとともに他端側に複数の接点４が露出する溝部２ｂと、導電性流体３の移動方向に直交する断面の面積が空洞部２ａよりも狭く且つ溝部２ｂよりも広く又一端側で空洞部２ａに連結するとともに他端側に導電性流体３を収納部２内に注入するための注入口２ｄが設けられた注入用溝部２ｃとを有する。空洞部２ａは、平面視略菱形に形成されて半導体基板１の厚み方向（図１（ｃ）における上下方向）においてダイアフラム部１ｂの直下に配置されている。
【００１５】
収納部２内に収納される導電性流体３は、常温常圧（２５℃、１気圧）で液体の金属（例えば、水銀）からなり、溝部２ｂの先端側に空気を閉じ込めるようにして注入口２ｄから注入用溝部２ｃを通して収納部２内に注入される。また、絶縁基板５には厚み方向に貫通する複数の貫通孔（スルーホール）５ａが溝部２ｂの先端側の部分に連通するようにして列設され、その内周面と底面（図１（ｄ）における上面）並びに開口端の周囲には半田めっき層が形成されており、溝部２ｂ内に露出する底面の半田めっき層が接点４を構成している。但し、半田の代わりに他の金属によってめっき層を形成しても構わない。また、図１（ｂ）に示すように絶縁基板５の裏面には一対の電極パッド８1，８2と、一方の電極パッド８1と何れか２つの貫通孔５ａの半田めっき層とを接続する配線パターン９1と、他方の電極パッド８2と何れか残り２つの貫通孔５ａの半田めっき層とを接続する配線パターン９2とが形成されている。
【００１６】
アクチュエータ６は扁平な棒状に形成された圧電振動子からなり、先端部を凹部１ａと対向させると同時に突部１０の先端に当接させる形で半導体基板１の表面に接合された片持ち梁構造を有している。すなわち、アクチュエータ６の厚み方向に電圧を印加すれば、固定されていないアクチュエータ６の先端部がダイアフラム部１ｂに近づく向きに撓んで突部１０を押圧し、半導体基板１のダイアフラム部１ｂを空洞部２ａ側へ変形させる（撓ませる）。そして、電圧の印加を停止すればアクチュエータ６が突部１０を押圧しなくなってダイアフラム部１ｂが元の形に復帰する。
【００１７】
次に、本実施形態の接点開閉装置の動作について説明する。まず、電圧が印加されていない状態では、アクチュエータ６がダイアフラム部１ｂを変形させず、導電性流体３が初期位置で停止しているために電極パッド８1，８2と接続されている接点４が開成されている（オフ状態）。このオフ状態から電圧を印加してアクチュエータ６を駆動すると、アクチュエータ６の先端部が突部１０を押圧してダイアフラム部１ｂを変形させて空洞部２ａの容積が減少することにより、導電性流体３が溝部２ｂの先端側に移動して電極パッド８1，８2と接続されている接点４が導電性流体３を介して閉成される（オン状態）。このオン状態から電圧の印加を停止すれば、アクチュエータ６によって変形させられていたダイアフラム部１ｂが元の状態に復帰して空洞部２ａの容積が元に戻るから、溝部２ｂの先端部分に密封されている空気の圧力によって導電性流体３が空洞部２ａの方へ移動し、電極パッド８1，８2と接続されている接点４が開成される（オフ状態）。
【００１８】
次に本発明の要旨である収納部２の構成についてさらに詳しく説明する。
【００１９】
溝部２ｂは平面視略鈎形の幅細い形状に形成され、先端部には半導体基板１を厚み方向に貫通する通気孔２ｅが設けられている。また、注入用溝部２ｃは平面視略矩形の溝部２ｂよりも若干幅の広い形状に形成されている。注入用溝部２ｃの先端部に設けられる注入口２ｄは、半導体基板１を厚み方向に貫通する形で注入用溝部２ｃに連通する円錐台形状に形成されており、導電性流体３が注入された後、ガラスにより短冊状に形成された蓋７によって通気孔２ｅとともに閉塞される。但し、注入口２ｄの形状の円錐台形状に限定されるものではなく、例えば円筒形状や角錐台形状等の他の形状でも構わない。
【００２０】
而して、収納部２内に導電性流体３を収納するには、注入口２ｄから導電性流体３を注入し、注入用溝部２ｃから空洞部２ａを経て溝部２ｂに導電性流体３を注入するのであるが、注入用溝部２ｃの断面積を溝部２ｂの断面積よりも大きくしているため、導電性流体３が収納部２に収納しやすいものである。また、注入口２ｄが注入用溝部２ｃの断面積よりも大きい開口径を有しているので、注入口２ｄへの導電性流体３の注入が容易になるという利点がある。さらに、溝部２ｂの先端部に通気孔２ｅが設けられ、この通気孔２ｅが導電性流体３の注入時に開放され且つ注入後に蓋７によって閉塞されるので、溝部２ｂ内の気圧を大気圧に等しくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は同図（ｂ）におけるＡ−Ｂ線断面矢視図、（ｄ）は同図（ｂ）におけるＣ−Ｄ線断面矢視図、（ｅ）は同図（ｂ）におけるＥ−Ｆ線断面矢視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  半導体基板
２  収納部
２ａ  空洞部
２ｂ  溝部
２ｃ  注入用溝部
２ｄ  注入口
２ｅ  通気孔
３  導電性流体
４  接点
５  絶縁基板
６  アクチュエータ
【図１】
2007066733.tif 000003